Билет 12. Литологические и палеонтологические признаки, определяющие соленость и температуру древних морских источников.
Соленость:
1) Литолого-минералогические(глауконит, фосфорит – нормальная соленость; доломит, гипсоль – повышенная соленость).
2)Палеонтологические(в морях нормальной солености – богатый и разнообразный органический мир; в морях ненормальной солености «угнетенный» облик фауны: бедность видами и богатство особями.
Стеноголинные организмы(организмы (виды), переносящие лишь небольшие колебания солености): колониальные кораллы, иглокожие, брахиоподы, головоногие, трилобиты, рутисты.
Эвриголинные организмы(водные организмы, способные переносить без вреда для себя значительные колебания в степени солености вод): некоторые двустворки, мшанки, гастроподы.
Температура:
1)литолого-минералогические(теплые моря - обилие известняков, каолинит-экваториальные широты, глауконит-умеренные и холодные моря).
2)палеонтологические(в теплых морях – богатство и разнообразие органических остатков с мощным известковым скелетом(известковые кораллы); в холодных морях более бедный комплекс – раковины тонкостворчатые и мелкие.
Состав планктона известковый – экваториальных широтах, кремнистый – в холодных и умеренных широтах.
Физико – химические методы определения некоторых параметров(температура, соленость бассейнов) палеогеографических обстановок геологического прошлого.
Соленость:
Геохимические: содержание бора, серы, хрома, меди, галлия, никеля, ванадия в морских осадках больше, чем в пресноводных, т.е. увеличивается с соленостью.
Отношение стронция к барию, С13 к С12, кальция к стронцию в морских бассейнах больше. В разных породах соотношение и содержание изменяется.
Температура:
Отношение кальция к магнию, кальция к стронцию, медь18 к меди16 в карбонатных породах уменьшается с повышением температуры. Например, уменьшение О18 на 1% - повышение температуры на 4-5 градусов. Определение проводится по органогенным карбонатным как породам, так и раковинам.
Сложности: нарушение первичных соотношений элементов с последующим диагенезом, зависимость их от солености бассейна, различие соотношения их в арагоните и кальците.
Билет 17. Крупные горизонтальные перемещения литосферных плит. Методы их изучения.
Литосфера разделена на семь больших плит (Тихоокеанская, Евроазиатская, Северо-Американская, Южно-Американская, Африканская, Индо-Австралийская и Антарктическая. Крупным перемещением мы можем назвать материк Африка, который лежит на Африканской плите, и материк Австралия, который лежит Индо-Австралийской литосферной плите(раньше был один континент, можно соединить в единый по форме).
Методы изучения:
1) Палеомагнитный метод основан на явлении палеомагнетизма. Магнитное поле, существовавшее в геологическом прошлом, зафиксировано в горных породах. При своем
образовании горные породы намагничивались по направлению геомагнитного поля того времени и места, где они возникали. Вектор первичной намагниченности сохранился в
горной породе и может быть определен.(магнитные полюса за историю земли неоднократно менялись);
2) Палеонтологический(находят остатки одних и тех же живых организмах на разны материках);
3) Геодезические методы(например, космическая съемка)
а) Структурные и историко-геологические данные
Сходство контуров, сходство структуры, общность истории геологического развития (структурно-фациальных зон)
б) Климатические данные
Например, присутствие ледниковых отложений в экваториальных широтах
в) Палеонтологические даны
Фауны одной биогеографической провинции по разные стороны океана (Атлантического, например). Флоры равных ботанико-географических провинций с резкой изоляцией существуют рядом (Индия-Памир)
г) Палеомагнитные данные
Вектор остаточной намагниченности характеризует магнитное Склонение – направление на полюс, магнитное наклонение – палеоширота.
билет.Эпохи складчатости.
БАЙКАЛЬСКАЯ СКЛАДЧАТОСТЬ — вторая по древности эпоха интенсивного горообразовании, проходившая в конце протерозойского и начале кембрийского периодов геологической истории Земли. Ее проявления известны почти на всех континентах и, как правило, по периферическим частям древних платформ. С базальтовой складчатостью связаны богатейшие месторождения цветных, драгоценных и редких металлов и элементов.
АЛЬПИЙСКАЯ СКЛАДЧАТОСТЬ — комплекс горообразования, вулканизма и извержения гранитных магм. Началась в конце мезозойской эры, продолжалась весь кайнозой (палеогеновый, неогеновый и четвертичный периоды) и еще не утих сейчас, что видно по разрушительным землетрясениям и вулканическим извержениям.
Альпийская складчатость охватывает Тихий океан с его островами и побережьями материков. Вторая полоса складчатости проходит широтно через Средиземноморье до Малаккского полуострова. В связи с относительной молодостью горы альпийской складчатости отличаются крутизной склонов и высочайшими вершинами мира как на суше (Гималаи), так и на дне океанов.
Название этой складчатости установлено по названию Альп, где она впервые исследована. В горных сооружениях и предгорных прогибах сосредоточены многочисленные полезные ископаемые, богатейшие нефтяные месторождения (Алжир, Иран, Ближний Восток, Предкавказье, Средняя Азия, Индия, Сахалин и другие).
ГЕРЦИНСКАЯ СКЛАДЧАТОСТЬ — эпоха интенсивного горообразования, продолжавшаяся не менее 150 млн. лет от конца девонского до начала триассового периода, а наиболее интенсивное горообразование относят к каменноугольному и пермскому периодам палеозойской эры. Герциниды образовали мощные горные системы и жесткие структуры плит (основание Западно-Сибирской равнины). На Дальнем Востоке Герцинская складчатость переработана более поздними тектоническими движениями. Название эта складчатость получила от Герцинского леса в горах Центральной Европы.
КАЛЕДОНСКАЯ СКЛАДЧАТОСТЬ (Каледония — старое название Шотландии, где впервые изучалось это явление) — складкообразование, тектонические движения, интенсивная вулканическая деятельность с широким внедрением расплавленных магм (гранитизация), длившаяся с разной степенью интенсивности в течение кембрийского, ордовикского и силурийского периодов палеозойской эры.
Горные системы, созданные каледонской складчатостью (каледониды), сохранились в мало нарушенном виде последующими складчатостями и протягиваются от Аппалачей в Северной Америке через Гренландию, Британские острова, Западную Скандинавию на Шпицберген и север Восточно-Европейской платформы (полуостров Канин и Тиманский кряж).
Вторая система каледонид выходит в Казахском мелкосопочнике, на юге Алтая, в части Западного Саяна и на юго-востоке Китая.
Третья известна в Восточной Австралии.
На Дальнем Востоке, в Арденнах и Судетах Европы каледониды переработаны более поздними складчатостями.
МЕЗОЗОЙСКАЯ СКЛАДЧАТОСТЬ (греч. mesos — средний) — развитие геосинклиналей с глубокими прогибами земной коры и накоплением мощных осадков, которые были смяты в складки, подняты в виде гор, прорваны внедрениями гранитной магмы и вулканическими извержениями, продолжавшимися с конца триасового до начала палеогенового периода. В разных областях эта складчатость проявлялась с неодинаковой интенсивностью и неодновременно, в связи с этим она имеет несколько названий.
Наиболее рано мезозойская складчатость началась в Юго-Восточной Европе, Южной Азии, на Таймыре, особенно длительно и интенсивно она проходила вдоль материковых окраин Тихого океана и после небольшого перерыва возобновилась уже в альпийскую складчатость. С её гранитными интрузиями связаны разнообразные полезные ископаемые и многочисленные месторождения цветных металлов и золота, особенно в Северной Америке и на Северо-Востоке России.
Билет 26
ПРОТОГЕЙ (архей, ранний протерозой)
Развитие структуры земной коры.
Область распространения. Целиком слагает фундаменты древних платформ, обнажаясь на поверхности в пределах щитов. В н.с.я. складчатых поясов - только фрагменты среди более молодых отложений, к тому же преобразованные более молодыми процессами.
Основные сведения по протогею - на территории древних платформ.
Древнейшие образования протогея - глубоко метаморфизированный и очень интенсивно складчатый гранито-гнейсовый комплек (комплекс "серых гнейсов"). В основном это ортогнейсы - метаморфизированные интрузивные породы, по составу отвечающие гранитоидам с преобладанием Na полевых шпатов (плагиоклазов) - гранодиоритам, кварцевым диоритам. Кроме них - первично вулканогенные и осадочные породы: амфиболиты (по вулканогенным породам основного состава), парагнейсы (по терригенным, главным образом, глинистым породам), изредка - кремнистые и карбонатные (мраморы) породв.
Радиометрический возраст 3800-3200 м.л., т.е. AR1.
Верхнеапхейские (AR2) образования - зеленокаменный комплекс: мощные (до 10-15 км) метаморфизированные эффузивы - продукты подводного излияния базальтовых, а местами и ультраосновных лав (серия киватин), а также осадочные породы- граувакковые песчаники, сланцы, продукты разрушения вулканических построек (серии найфлейк, тимискаминг). Этот комплекс заполняет синклинорные структуры - зеленокаменные прогибы; относителньно слабо метаморфизован, но интенсивно складчатый и прорван гранитами с возрастом 2500 м.л. - кеноранская складчатость, т.е. это AR2.
Другой тип AR2 структур - гранулито-гнейсовые пояса - широкие и протяженные складчатые пояса в фундаменте Сев. Американской платформы, сложенные очень мощными, первично осадочными, отчасти вулканическими породами, в конце AR2 интенсивно складчатыми, прорванными гранитами и исключительно сильно метаморфизованными. Характерно интенсивное поднятие (нет AR1 отложений) и повторный метаморфизм (отложения равнометрического возраста).
Нижнепротерозойские (PR1) образования. Основная часть их (афебий) представлена в разных местах по-разному. С одной стороны - локально распространенные, заполняющие пологие впадины отложения: кварциты, конглоиераты, глинистые сланцы, реже карбонатные породы, очень характерны джеспилиты. Отложения мелководно-морские и более чем на 1/2 континентальные. Среди последних - тиллиты Гауганда (в серии Гурон). Породы слабо метаморфизированы и слабо дислоцированы, образуя чехол поверх AR основания. Протоплатформенные массивы.
В узких протяженных зонах эти же отложения представлены преимущественно морскими фациями, достигают очень большой (около 10 км) мощности, содержат много эффузивов - продуктов подводного излияния базальтовых лав, интенсивно дислоцированы, метаморфизованны и прорваны гранитами с возрастом 1800 м.л. - гудзонская складчатось. Протогеосинклинали.
Верхняя часть PR1 (1800 - 1650) - локально распространенные континентальные грубообломочные осадочные и кислые вулканические образования, заполняющие отдельные межгорные впадины. С ними связано внедрение последних гранитов ("коровых") с возрастом 1700 м.л.
Вышележащие PR2 и PZ отложения образуют уже горизонтально лежащий платформенный чехол.
Те же комплексы протогейских образований с теми же соотношениями выделяются и в фундаменте других древних платформ.
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫЗЕМНОЙ КОРЫВ ПРОТОГЕЕ.
1) Формирование комплекса "серых гнейсов".
Судя по соотношению изотопов Sr и O магматическая часть их формировалась за счет выплавления из мантии. Возраст комплекса - KAR+AR1 в Южной Африке - KAR. Широкое распространение и однообразие серых гнейсов.К концу AR1 - на обширных площадях образовался гранитно-метаморфический слой - характерный элемент земной коры континентального типа. Эта первичная или протоконтинентальная кора отличалась от современной континентальной по составу пород и была еще очень тонкой < 25-30км.
2) С середины (а в Южной Африке с начала) AR - дифференциация структуры земной коры.
Во многих областях протоконтинентальная "серогнейсовая" кора испытывает растяжение, утоньшение (местами и разрыв) и рассекается системой зеленокаменных прогибов с интенсивным проявлением подводной вулканической деятельности основного состава. Затем - интенсивная складчатость в условиях сжатия за счет сближения окружающих их "серогнейсовых" блоков, метаморфизм и внедрение уже K гранитов с возрастом 2500 м.л. (в Южной Африке - 3000 м.л.). Кеноранская, ребольская складчатость.
В других районах, где "серогнейсовое" основание оказалось еще более раздробленным, утоньшенным и переработанным, образуются широкие линейные прогибы, заполняющиеся мощными толщами осадочных и, меньше, вулканогенных пород. В конце AR они испытывают интенсивную складчатость, метаморфизм, прорываются гранитами и превращаются в гранито-гнейсовые пояса, характеризующиеся в дальнейшем интенсивным поднятием и неоднократным метаморфизмом. Типичный пример - Беломориды, беломорская складчатость.
Зеленокаменные и гранулито-гнейсовые пояса - древнейшие подвижные зоны земной коры, которые проходят цикл развития, сходный с развитием геосинклинальных областей, но отличаются от последних характером заполняющих их толщ, метаморфизмом, тектонической структурой и т.п. В результате развития этих элементов земная кора к концу AR достигла уже 30-40км мощности и по своему строению стала ближе к современной.
3) С начала раннего протерозоя (в Южной Африке с AR2) - новая, еще более глубокая дифференциация сформировавшейся к концу архея континентальной земной коры.
Впервые обособляются достаточно крупные стабильные блоки континентальной земной коры - протоплатформенные массивы. В раннем протерозое PR1 это приподнятые участки суши, лишь местами покрывавшиеся чехлом мелководно-морских, а чаще континентальных осадков. Иногда на них проявляется (и довольно широко) вулканическая деятельность, главным образом, в виде наземных трещинных излияний базальтовых лав и внедрения даек и силлов долеритов. Породы протоплатформенных чехлов слабо метаморфизированы и слабо дислоцированы, образуя пологие изометричные впадины, осложненные разрывами. Примеры: провинция оз. Верхнего на Канадском щите, Карельский и Кольский массивы на Балтийском, Трансваалький и Родезийский массивы на Южно - Африканской платформе и др.
Между протоплатформенными массивами возникают линейные подвижные зоны - протогеосинклинали. Это морские бассейны, где накапливались мощные толщи осадочных отложений, и активно проявлялась вулканическая деятельность с излиянием базальтовых лав, что указывает на на растяжение, утоньшение, а вероятно, и разрыв еще довольно тонкой архейской континентальной коры, при их образовании. Развитие протогеосинклиналей завершается проявлением складчатости, метаморфизма и внедрением гранитов с возрастом 1800 - 2000 м.л. Возникшие на их месте PR1 складчатые системы спаивают протоплатформенные массивы в единые обширные стабилизированные блоки континентальной земной коры - древние платформы.
Примеры PR1 складчатых систем в фундаменте древних платформ - провинции Черчила и Южная на Канадском щите, Свекофениды и Криворожско - Курская складчатая система на Восточно - Европейской платформе, области Эбурнейской складчатости в Западно - Африканской и Судано - Ангольской платформах.
4) После завершения развития протогеосинклинальных систем и до конца PR1 (т.е. 1800 - 1650 м.л.) территории древних платформ - орогенный этап развития: воздымающаяся суша, накопление грубообломочныхконтинентальных отложений в межгорных впадинах, наземный вулканизм кислого состава, внедрение гранитов с возрастом 1700 - 1650 м.л. Этап кратонизации.
К концу PR1 - выравнивание рельефа и начало платформенного этапа развития платформ - с начала PR2 формирование горизонтально залегающего неметаморфизированного платформенного чехла.
Все сказанное относится к территориям древних платформ. Однако, и в н. с. л.?????????? складчатых поясов AR и PR1 представлены метаморфическими образованиями, отделенными резким несогласием от более молодых пород. Можно предположить, что и там к концу PR1 сформировались приподнятые массивы континентальной земной коры, аналогичные фундаментам древних платформ. Считается, что >80% коры современных континентов образовались уже к концу раннего протерозоя.
Судя по палеомагнитным данным, массивы континентальной земной коры в конце PR1 образовали компактную массу - суперконтинент Пангея - 1. Этот суперконтинент занимал всю территорию современного континентального полушария Земли, за вычетом площади молодых океанов, представлял собой сушу, и противопоставлялся более обширной, чем современная, впадине Тихого океана ("Панталасса"), где должна была сосредоточиться основная масса воды.
Формирование фундамента древних платформ, континентальной земной коры в протогее - сложный и длительный процесс.
Чередование эпох стабилизации земной коры и эпох ее дифференциации, де6струкции с образованием подвижных зон.
Все это в условиях еще тонкой, еще только формирующейся коры, ее высокой проницаемости и высокого теплового потока. Отсюда повсеместная дислоцированность протогейских образований, метаморфизм и обилие магматических образований.
Только PR1 к концу протогея континентальная земная кора приобрела толщину и строение, близкие к современным, и образовала единый стабилизированный массив - суперконтинент Пангея - 1, противопоставлявшийся Панталассе. С этого начинается уже новый мегаэтап в развитии земной коры - Неогей.
Билет 27
ОСОБЕННОСТИ ПАЛЕОГЕОГРАФИИ И ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ В ПРОТОГЕЕ.(AR+PR1)
Присутствие первично осадочных терригенных отложений в составе формации "серых генйсов". Наличие уже в AR1 атмосферы и гидросферы, суши - областей денудации, и бассейнов - областей аккумуляции осдаков. Все экзогенные физгеографические процессы, которые есть сейчас, были в протогее, начиная уже с KAR.
В AR2 - несомненное существование морских басссейнов на месте областей геосинклинального типа: зеленокаменных прогибов, гранулит - гнейсовых поясов.
С PR2 (а в Южной Африке - с AR2)существование уже конкретных обширных участков суши - протоплатформенные массивы. Покровное оледенение в AR1 (серия Гурон, формация Гауганда). В атмосфере достаточное количество воды, на поверхности земли - соответствующая температура.
Наличие следрв оледенения на Канадском щите и в Южной Африке - возможность климатической зональности в PR1.
СОСТАВ ПРОТОГЕЙСКОЙ ГИДРОСФЕРЫ.
Отсутствие среди протогейских образований солей, фосфоритов, незначительное присутствие карбонатов и их доломитовый состав указывают на существенные отличия гидросферы от современной.
Состав воды: растворенные кислоты (HCl, HF), сероводород H2S,углекислота CO2, углеводороды CH4. Вода имела кислый состав.
Эволюция состава гидросферы в протогее: снос с суши силикатов и главным образом карбонатов K2CO3, Na2C03, CaCO3, MgCO3, которые образовались при выветривании магматических пород за счет CO2 бескислородной атмосферы. Эти карбонаты нейтрализовали сильные кислоты (например HCl), образуя хлориды. Кислотность воды падала, она становилась хлоридной (растворимые NaCl, KCl, CaCl2, MgCl2).
При дальнейшем поступлении карбонатов вода становилась хлоридно - карбонатной и в PR1 карбонаты уже начали выпадать в осадок, но главным образом в виде магнезита и доломита и в еще очень незначительном количестве. Магнезит - MgCO3, доломит - CaMg(CO3)2.
СОСТАВ ПРОТОГЕЙСКОЙ АТМОСФЕРЫ.
Основная часть - пары воды, CO2, а также аммиак NH3, метан CH4, сероводород H2S, CD, H2, N2. Атмосфера бескислородная, восстановительная, аммиачно - метаново - углекислая.
Эволюция протогейской атмосферы: поступление O2 за счет жизнедеятельности прокариотных организмов. Они жили (и могли возникнуть) только в бескислородной восстановительной среде, но продуцировали кислород. Сначала за счет окисления аммиака NH3 с появлением больших масс азота N2, а затем приобрели способность к фотосинтезу.
CO2+H2O=CH2O+O2 - фиксации каждого атома C в органическом веществе сопутствует переход во внешнюю среду одной молекулы O2. В протогее эта реакция осуществлялась некоторыми сине-зелеными водорослями.
Об эволюции состава атмосферы в протогее можно судить по смене типов отложений.
В AR и начале PR1 - коры выветривания с закисным геохимическим профилем. Выветривание за счет воды, CO2, но без кислорода. Конгломераты с неокисленными обломочными зернами ураниита и пирита - бескислородная атмосфера.
В PR1 в интервале 2000 - 1800 м.л. - массовое образование джеспилитов. Источник Fe - выветривание магматических пород основного состава в бескислородной атмосфере с выносом растворимых закисных соединений. Причина массового осаждения - переход растворимых закисных в нерастворимые окисные соединения Fe в период перехода от бескислородной к кислородной атмосфере. Образование джеспилитов происходило и ранее за счет окисления Fe(2) кислородом, образовавшимся в море деятельностью прокариот.
Только после полной "очистке" морской воды от Fe(2) свободные O2 стал поступать в атмосферу и процессы окисления Fe(2) в Fe(3) переместились на сушу.
В конце PR1(1800 - 1650 м.л.) впервые появление значительных количеств континентальных обломочных красноцветных отложений. Окисные соединения Fe. Атмосфера кислородная.
К концу PR1 - точка Пастера - 1% от современного содержания O2.
Билет 32